高分散金属纳米多相催化剂的制备及其催化转移氢化反应的研究

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芳胺是化学工业中不可或缺的原料和中间体,广泛应用于农药、表面活性剂、染料、颜料、聚合物、杀虫剂等。最常见的制备芳胺的方法是还原相对应的硝基物质。传统还原方法需要大量的还原剂(锌,铁,锡和金属硫化物),这会导致产生大量的废酸和废料,对环境造成严重的污染。催化转移氢化(Catalytic transfer hydrogenation,CTH)硝基化合物可以在温和条件(例如大气压,室温)下进行,具有化学选择性高、污染少、安全、操作简单等优点,因此引起广大研究人员的兴趣。不饱和碳-碳键(C=C)的加氢反应是化学工业中的一个重要反应,特别是在香料,香料化学和药物合成中。在氢化烯烃过程中使用甲酸(FA)作为氢源代替危险性高的H2,该方法更环保、经济、安全,因此是研究热点之一。石墨化氮化碳(g-C3N4)具有优异的耐磨性、热稳定性和化学稳定性,可作为金属氮化物的氮源、电化学材料、催化剂、催化剂载体、吸附材料等。金属有机框架碳材料(MOF-C)由于其大的比表面积、高稳定性和化学稳定性,已被广泛用作催化剂载体。因此引起了许多研究家的关注和研究。本文中制备了多种基于金属有机框架碳材料、g-C3N4的催化剂,并应用于硝基化合物和烯烃化合物的催化转移氢化,具体研究内容如下:1、将双金属AgPd纳米粒子负载在NH2-UiO-66衍生的N-掺杂的多孔碳上,该催化剂用于催化以FA和甲酸盐作为氢源的硝基化合物的转移氢化反应。结果表明Ag1Pd9@NPC-UiO-66在室温条件下氢化硝基化合物具有良好的催化性能。一系列的取代的硝基物质包括含有其他还原基团的底物也在温和的条件下被还原成相应的胺。2、将Pd纳米颗粒负载到由液相剥离法制备的g-C3N4纳米薄片(g-C3N4 NS)上。该杂化材料对芳硝基化合物的转移加氢具有良好的催化活性。以FA作为氢源,该反应可以在室温条件下顺利进行。硝基苯还原制备苯胺获得了较高的收率(>99%,TOF:853),超过了大多数报道的使用FA或甲酸盐作为氢源的非均相催化剂。这种非均相的蒙特肖特基催化剂可以重复使用5次并且活性没有明显的下降。3、通过水热共组装的方法组装GO与g-C3N4纳米片合成了多孔g-C3N4纳米片/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(g-C3N4 NS/rGO),该材料负载的Pd纳米催化剂在30 oC和常压下对以FA和甲酸盐作为氢源的烯烃加氢反应显示出良好的催化活性。Pd-g-C3N4 NS/rGO20在重复使用5次后,其催化活性没有明显的损失。
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